JP4983333B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、インバータ駆動用等の高電圧ICに適用することのできる半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device applicable to a high voltage IC for driving an inverter or the like.

従来、インバータ駆動用等の高電圧ICが、例えば特許文献1や非特許文献1に開示されている。このような高電圧ICの構造として、SOI構造半導体基板と絶縁分離トレンチを用いた一例を図9に示す。図9は、従来の高電圧IC1の模式的な断面図である。図9においては、本発明の実施形態に示す要素と同一の要素には、同一の符号乃至それに類する符号を付与するものとする。   Conventionally, a high voltage IC for driving an inverter or the like is disclosed in, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1. As an example of such a high voltage IC structure, FIG. 9 shows an example in which an SOI structure semiconductor substrate and an insulating isolation trench are used. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a conventional high voltage IC 1. In FIG. 9, the same elements as those shown in the embodiment of the present invention are given the same reference numerals or similar reference numerals.

図9に示すように、高電圧IC1を構成するSOI構造半導体基板10の半導体層11には、低電位(GND)基準回路2、高電位(浮遊)基準回路3、及びレベルシフト回路5がそれぞれ設けられている。また、GND基準回路2、浮遊基準回路3、及びレベルシフト回路5の各形成領域は、埋め込み酸化膜13と絶縁分離トレンチ11aの側壁酸化膜により、それぞれ絶縁(誘電体)分離されている。なお、SOI構造半導体基板10は、基板の貼り合わせによって形成されたものであり、埋め込み酸化膜13の下は、シリコン(Si)からなる厚い支持基板12となっている。   As shown in FIG. 9, a low potential (GND) reference circuit 2, a high potential (floating) reference circuit 3, and a level shift circuit 5 are provided on the semiconductor layer 11 of the SOI structure semiconductor substrate 10 constituting the high voltage IC 1. Is provided. The formation regions of the GND reference circuit 2, the floating reference circuit 3, and the level shift circuit 5 are insulated (dielectric) separated by the buried oxide film 13 and the sidewall oxide film of the insulation isolation trench 11a, respectively. The SOI structure semiconductor substrate 10 is formed by bonding the substrates, and below the buried oxide film 13 is a thick support substrate 12 made of silicon (Si).

高電圧IC1のレベルシフト回路5においては、低電位基準回路2と高電位基準回路3を繋ぐため、高耐圧の回路素子が必要である。図9に示すレベルシフト回路形成領域のNチャネル形LDMOS(Lateral Double−diffused MOS)20では、断面の横方向の耐圧を、表面p型不純物層と埋め込み酸化膜13によって形成されるSOI−RESURF構造で確保するようにしている。また、断面の縦方向の耐圧については、非特許文献1に開示されているように、ドレインDとグランド(GND)間にかかる高電圧を、低濃度の半導体層11と埋め込み酸化膜13で分圧して、半導体層11における電界を緩和させるようにしている。   In the level shift circuit 5 of the high voltage IC 1, a high voltage circuit element is required to connect the low potential reference circuit 2 and the high potential reference circuit 3. The N-channel LDMOS (Lateral Double-diffused MOS) 20 in the level shift circuit formation region shown in FIG. 9 has an SOI-RESURF structure in which the lateral breakdown voltage in the cross section is formed by the surface p-type impurity layer and the buried oxide film 13. To ensure. As for the breakdown voltage in the vertical direction of the cross section, as disclosed in Non-Patent Document 1, the high voltage applied between the drain D and the ground (GND) is divided between the low-concentration semiconductor layer 11 and the buried oxide film 13. The electric field in the semiconductor layer 11 is relaxed.

ところで、SOI構造半導体基板を用いて高耐圧の半導体装置を実現するには、断面の縦方向における耐圧を確保するために、半導体層の不純物濃度と厚さ及び埋め込み酸化膜の厚さを最適設計する必要がある。しかしながら、図9に示す構成にて1000V以上の高耐圧を得ようとすると、5μmより厚い埋め込み酸化膜13と、50μmより厚い半導体層11が必要となる。一方、SOI構造半導体基板10の反り等の関係で、達成できる埋め込み酸化膜13の上限膜厚は、4μm程度である。また、半導体層11の厚さは、通常数μm〜20μm程度であり、半導体層11の厚さを厚くすると、トレンチ加工負荷が増大する。このため、600V程度の耐圧確保が限界で、400V電源系やEV車等で要求される1200Vの耐圧は確保することができない。   By the way, in order to realize a high breakdown voltage semiconductor device using an SOI structure semiconductor substrate, the impurity concentration and thickness of the semiconductor layer and the thickness of the buried oxide film are optimally designed in order to ensure the breakdown voltage in the vertical direction of the cross section. There is a need to. However, to obtain a high breakdown voltage of 1000 V or higher with the configuration shown in FIG. 9, the buried oxide film 13 thicker than 5 μm and the semiconductor layer 11 thicker than 50 μm are required. On the other hand, the upper limit film thickness of the buried oxide film 13 that can be achieved due to the warpage of the SOI structure semiconductor substrate 10 is about 4 μm. Moreover, the thickness of the semiconductor layer 11 is usually about several μm to 20 μm, and the trench processing load increases when the thickness of the semiconductor layer 11 is increased. For this reason, the withstand voltage of about 600V is the limit, and the withstand voltage of 1200V required by the 400V power supply system, EV cars, etc. cannot be ensured.

そこで、上記問題を解決するために、本出願人は特許文献2を開示している。特許文献2に示される半導体装置では、互いに絶縁分離されたn個(n≧2)のトランジスタ素子が、GND電位と所定電位Vsとの間で、GND電位側を第1段、所定電位Vs側を第n段として、順次直列接続されている。また、第1段のトランジスタ素子のゲート端子が、半導体装置の入力端子となっており、n個の抵抗素子がGND電位と所定電位Vsとの間で、GND電位側を第1段、所定電位Vs側を第n段として、順次直列接続されている。そして、第1段のトランジスタ素子を除いた各段のトランジスタ素子におけるゲート端子が、直列接続された各段の抵抗素子間の分圧点にそれぞれ順次接続され、第n段のトランジスタ素子における所定電位Vs側の端子から、所定の抵抗値を有する負荷抵抗を介して、出力が取り出される構成となっている。   Therefore, in order to solve the above problem, the present applicant discloses Patent Document 2. In the semiconductor device disclosed in Patent Document 2, n transistor elements (n ≧ 2) that are insulated from each other are arranged between the GND potential and the predetermined potential Vs, the GND potential side being the first stage, and the predetermined potential Vs side. Are connected in series in order. The gate terminal of the first-stage transistor element is an input terminal of the semiconductor device, and the n resistance elements are between the GND potential and the predetermined potential Vs, and the GND potential side is the first stage and the predetermined potential. The Vs side is the nth stage, and they are sequentially connected in series. The gate terminals of the transistor elements of each stage excluding the transistor element of the first stage are sequentially connected to the voltage dividing points between the resistor elements of the respective stages connected in series, so that a predetermined potential of the n-th transistor element is obtained. An output is taken out from a terminal on the Vs side via a load resistor having a predetermined resistance value.

なお、半導体装置におけるn個のトランジスタ素子は、埋め込み酸化膜を有するSOI構造半導体基板の半導体層に形成されている。n個のトランジスタ素子は、埋め込み酸化膜に達する素子分離トレンチにより、互いに絶縁分離されている。また、埋め込み酸化膜に達する多重のフィールド分離トレンチが形成され、互いに絶縁分離されたn個のトランジスタ素子が、フィールド分離トレンチにより囲まれた各フィールド領域に、高段のトランジスタ素子を内包するようにして、一個ずつ順次配置されている。   Note that n transistor elements in the semiconductor device are formed in a semiconductor layer of an SOI structure semiconductor substrate having a buried oxide film. The n transistor elements are isolated from each other by an element isolation trench that reaches the buried oxide film. A plurality of field isolation trenches reaching the buried oxide film are formed, and n transistor elements insulated and isolated from each other are configured to include high-stage transistor elements in each field region surrounded by the field isolation trenches. Are sequentially arranged one by one.

これにより、GND電位から所定電位Vsまでの電圧増加に応じて、フィールド分離トレンチにより囲まれた各フィールド領域に加わる電圧を均等化し、n個のトランジスタ素子の担当電圧範囲をGND電位から所定電位Vsに向かって順番に移行させることができる。従って、一般的な製造方法を用いて安価に製造できる通常の耐圧を有するトランジスタ素子であっても、トランジスタ素子の個数nを適宜設定することにより、全体として必要とされる高い耐圧を確保した半導体装置とすることができる。
特許第3384399号 特開2006−148058号公報 Proc. of ISPSD' 04, p385, H. Akiyama, et al(三菱電機)
Accordingly, the voltage applied to each field region surrounded by the field isolation trench is equalized in accordance with the voltage increase from the GND potential to the predetermined potential Vs, and the voltage range assigned to the n transistor elements is changed from the GND potential to the predetermined potential Vs. Can be shifted in order toward Therefore, even a transistor element having a normal breakdown voltage that can be manufactured at low cost using a general manufacturing method, a semiconductor that secures a high breakdown voltage required as a whole by appropriately setting the number n of transistor elements. It can be a device.
Japanese Patent No. 3384399 JP 2006-148058 A Proc. Of ISPSD '04, p385, H. Akiyama, et al (Mitsubishi Electric)

特許文献2に示される構成においては、各フィールド領域の電位が固定されておらず、浮遊電位となっている。これに対し、本出願人は、例えば特願2006−102395号にて、各フィールド領域の電位が、該フィールド領域に配置されたトランジスタ素子の3端子のいずれか1つと同一の電位に固定された構成を出願している。   In the configuration shown in Patent Document 2, the potential of each field region is not fixed and is a floating potential. In contrast, for example, in Japanese Patent Application No. 2006-102395, the present applicant fixed the potential of each field region to the same potential as any one of the three terminals of the transistor elements arranged in the field region. Filed a configuration.

ところで、SOI構造半導体基板を構成する支持基板は、支持基板上に埋め込み酸化膜を介して積層された半導体層の電位を安定させるため、一般的にGND電位に固定される。しかしながら、直列接続されたn個のトランジスタ素子が1個ずつフィールド領域に配置された構成においては、所定電位Vs側ほど、フィールド領域の電位と支持基板の電位差(すなわち埋め込み酸化膜に印加される電圧)が大きくなる。   By the way, the support substrate constituting the SOI structure semiconductor substrate is generally fixed to the GND potential in order to stabilize the potential of the semiconductor layer stacked on the support substrate via the buried oxide film. However, in a configuration in which n transistor elements connected in series are arranged one by one in the field region, the potential difference between the potential of the field region and the potential of the support substrate (that is, the voltage applied to the buried oxide film) increases toward the predetermined potential Vs. ) Becomes larger.

本発明は上記問題点に鑑み、必要とする任意の耐圧を確保することができ、埋め込み酸化膜の信頼性を向上することのできる半導体装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device that can ensure an arbitrary withstand voltage and can improve the reliability of a buried oxide film.

上記目的を達成する為に請求項1に記載の発明は、埋め込み酸化膜を介して支持基板上に半導体層が積層されたSOI構造半導体基板において、半導体層に、埋め込み酸化膜に達する素子分離トレンチにより互いに絶縁分離されたn個(n≧2)のトランジスタ素子と、埋め込み酸化膜に達する多重のフィールド分離トレンチとが形成され、n個のトランジスタ素子は、フィールド分離トレンチにより囲まれた各フィールド領域に、高段または低段のトランジスタ素子を内包するようにして、素子分離トレンチとともに1個ずつ配置され、第1の所定電位と該第1の所定電位とは異なる第2の所定電位との間で、第1の所定電位側を第1段、第2の所定電位側を第n段として順次直列接続されており、各フィールド領域の電位は、該フィールド領域に配置されたトランジスタ素子の3端子のいずれか1つと同一の電位に固定され、第1段トランジスタ素子におけるゲート端子が入力端子とされ、n個の抵抗素子又は容量素子が、第1の所定電位と第2の所定電位との間で、第1の所定電位側を第1段、第2の所定電位側を第n段として順次直列接続されて、第1段トランジスタ素子を除いた各段のトランジスタ素子におけるゲート端子が、直列接続された各段の抵抗素子又は容量素子の間に、それぞれ順次接続され、第n段トランジスタ素子における第2の所定電位側の端子から、出力が取り出される構成の半導体装置でである。そして、支持基板のうち、複数のフィールド領域に対応する部位が、埋め込み酸化膜に達する支持基板分離トレンチによって複数の分離領域に分けされ、各分離領域が、埋め込み酸化膜を介して対向するフィールド領域と容量結合されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to an element isolation trench that reaches a buried oxide film in a semiconductor layer in an SOI structure semiconductor substrate in which a semiconductor layer is stacked on a support substrate via a buried oxide film. N (n ≧ 2) transistor elements that are insulated and isolated from each other and multiple field isolation trenches reaching the buried oxide film are formed, and each of the n transistor elements is surrounded by each field region trench. In addition, one element is arranged with each of the element isolation trenches so as to include a high-stage or low-stage transistor element, and between the first predetermined potential and a second predetermined potential different from the first predetermined potential. The first predetermined potential side is connected in series with the first predetermined potential side as the first stage, and the second predetermined potential side as the nth stage. The potential is fixed to the same potential as any one of the three terminals of the transistor elements arranged in the region, the gate terminal of the first stage transistor element is used as the input terminal, and the n resistance elements or capacitance elements are connected to the first predetermined element. Each stage excluding the first stage transistor element is connected in series between the potential and the second predetermined potential, with the first predetermined potential side being the first stage and the second predetermined potential side being the nth stage. The gate terminal of each transistor element is sequentially connected between the resistor elements or the capacitor elements of each stage connected in series, and the output is taken out from the second predetermined potential side terminal of the n-th transistor element. This is a semiconductor device. In the support substrate, portions corresponding to the plurality of field regions are divided into a plurality of isolation regions by the support substrate isolation trench reaching the buried oxide film, and each isolation region is opposed to the field region via the buried oxide film. And is capacitively coupled.

このように本発明によれば、第1の所定電位と第2の所定電位の間の電圧が、n個のトランジスタ素子によって分割されており、1個のトランジスタ素子で分担する構成と比べて、各トランジスタ素子に要求される耐圧が略1/nとなっている。したがって、一般的な製造方法を用いて安価に製造でき、通常の耐圧を有するトランジスタ素子であっても、個数nを適宜設定することにより、全体として必要とされる高い耐圧(DC耐圧)を有した半導体装置とすることができる。   As described above, according to the present invention, the voltage between the first predetermined potential and the second predetermined potential is divided by n transistor elements, and compared with the configuration shared by one transistor element, The breakdown voltage required for each transistor element is approximately 1 / n. Therefore, even a transistor element having a normal breakdown voltage can be manufactured at low cost by using a general manufacturing method, and has a high breakdown voltage (DC breakdown voltage) required as a whole by appropriately setting the number n. A semiconductor device can be obtained.

また、支持基板のうち、複数のフィールド領域に対応する部位が、互いに絶縁された複数の分離領域に分けられている。そして、各分離領域が、埋め込み酸化膜を介して対向するフィールド領域と容量結合されている。すなわち、容量結合によって、各分離領域が対向するフィールド領域に基づいた電位となっている。したがって、支持基板が第1の所定電位又は第2の所定電位に固定される構成と比べて、フィールド領域と支持基板との電位差の最大値を小さくすることができる。これにより、埋め込み酸化膜の信頼性を向上することができる。   Further, portions of the support substrate corresponding to the plurality of field regions are divided into a plurality of isolation regions that are insulated from each other. Each isolation region is capacitively coupled to the opposing field region via a buried oxide film. That is, due to capacitive coupling, the potential is based on the field region where each separation region is opposed. Therefore, the maximum value of the potential difference between the field region and the support substrate can be reduced as compared with the configuration in which the support substrate is fixed to the first predetermined potential or the second predetermined potential. Thereby, the reliability of the buried oxide film can be improved.

なお、各フィールド領域の電位は、該フィールド領域に配置されたトランジスタ素子の3端子のいずれか1つと同一の電位に固定されている。すなわち、フィールド領域の電位が、該フィールド領域に配置されている素子分離トレンチ内のトランジスタ素子の電位とほぼ同じ電位に固定されている。したがって、フィールド領域とトランジスタ素子との電位差により生じる電界集中を抑制することができ、フィールド領域の電位が固定されていない状態(フローティング状態)と比べて、各トランジスタ素子の耐圧を向上することができる。   Note that the potential of each field region is fixed to the same potential as any one of the three terminals of the transistor elements arranged in the field region. That is, the potential of the field region is fixed to substantially the same potential as the transistor element in the element isolation trench arranged in the field region. Therefore, electric field concentration caused by the potential difference between the field region and the transistor element can be suppressed, and the breakdown voltage of each transistor element can be improved as compared with a state where the potential of the field region is not fixed (floating state). .

具体的には、請求項2に記載のように、各分離領域が、フィールド領域に対応して分けられた構成とすることが好ましい。このように、1つの分離領域は1つのフィールド領域のみと対向し、1つのフィールド領域につき、1つの分離領域が対応する構成とすると、フィールド領域と対応する分離領域との電位差がほぼゼロとなるので、埋め込み酸化膜の信頼性をより向上することができる。   Specifically, as described in claim 2, it is preferable that each separation region is divided according to the field region. As described above, when one isolation region is opposed to only one field region and one isolation region corresponds to one field region, the potential difference between the field region and the corresponding isolation region becomes almost zero. Therefore, the reliability of the buried oxide film can be further improved.

また、請求項3に記載のように、分離領域がフィールド領域よりも少なく、少なくとも1つの分離領域が、隣接する複数のフィールド領域を跨ぐように支持基板が分けられた構成としても良い。このような構成としても、フィールド領域と支持基板との電位差の最大値を小さくし、埋め込み酸化膜の信頼性を向上することができる。   According to a third aspect of the present invention, the support substrate may be divided so that the separation region is smaller than the field region and at least one separation region straddles a plurality of adjacent field regions. Even with such a configuration, the maximum value of the potential difference between the field region and the support substrate can be reduced, and the reliability of the buried oxide film can be improved.

なお、請求項1〜3いずれかに記載の発明においては、例えば請求項4に記載のように、支持基板分離トレンチ内に、絶縁性材料が充填された構成としても良い。それ以外にも、支持基板分離トレンチを、内部に絶縁性材料が充填されない空隙としても良い。   In the invention according to any one of claims 1 to 3, for example, as described in claim 4, the support substrate isolation trench may be filled with an insulating material. In addition, the support substrate isolation trench may be a gap that is not filled with an insulating material.

次に、請求項5に記載の発明は、埋め込み酸化膜を介して支持基板上に半導体層が積層されたSOI構造半導体基板において、半導体層に、埋め込み酸化膜に達する素子分離トレンチにより互いに絶縁分離されたn個(n≧2)のトランジスタ素子と、埋め込み酸化膜に達する多重のフィールド分離トレンチとが形成され、n個のトランジスタ素子が、フィールド分離トレンチにより囲まれた各フィールド領域に、高段または低段のトランジスタ素子を内包するようにして、素子分離トレンチとともに1個ずつ配置され、第1の所定電位と該第1の所定電位とは異なる第2の所定電位との間で、第1の所定電位側を第1段、第2の所定電位側を第n段として順次直列接続されており、各フィールド領域の電位が、該フィールド領域に配置されたトランジスタ素子の3端子のいずれか1つと同一の電位に固定され、第1段トランジスタ素子におけるゲート端子が入力端子とされ、n個の抵抗素子又は容量素子が、第1の所定電位と第2の所定電位との間で、第1の所定電位側を第1段、第2の所定電位側を第n段として順次直列接続されて、第1段トランジスタ素子を除いた各段のトランジスタ素子におけるゲート端子が、直列接続された各段の抵抗素子又は容量素子の間に、それぞれ順次接続され、第n段トランジスタ素子における第2の所定電位側の端子から、出力が取り出される構成の半導体装置である。そして、支持基板の電位が、第1の所定電位と第2の所定電位との間の電位に固定されていることを特徴とする。   Next, according to the fifth aspect of the present invention, in an SOI structure semiconductor substrate in which a semiconductor layer is stacked on a support substrate via a buried oxide film, the semiconductor layer is insulated from each other by an element isolation trench reaching the buried oxide film. N transistor elements (n ≧ 2) and multiple field isolation trenches reaching the buried oxide film are formed, and n transistor elements are formed in each field region surrounded by the field isolation trench. Alternatively, each element is arranged with element isolation trenches so as to contain a low-stage transistor element, and the first predetermined potential is different from the first predetermined potential and the second predetermined potential is different from the first predetermined potential. Are connected in series with the first potential side as the first stage and the second predetermined potential side as the nth stage, and the potential of each field region is arranged in the field region. It is fixed at the same potential as any one of the three terminals of the transistor element, the gate terminal of the first stage transistor element is used as the input terminal, and the n resistance elements or the capacitor elements are connected to the first predetermined potential and the second potential. The gates of the transistor elements in each stage except for the first stage transistor element are sequentially connected in series with the first predetermined potential side as the first stage and the second predetermined potential side as the nth stage. A semiconductor device having a structure in which terminals are sequentially connected between resistance elements or capacitive elements of respective stages connected in series, and an output is taken out from a second predetermined potential side terminal of the n-th transistor element. . The potential of the support substrate is fixed to a potential between the first predetermined potential and the second predetermined potential.

このように本発明においても、第1の所定電位と第2の所定電位の間の電圧が、n個のトランジスタ素子によって分割されており、1個のトランジスタ素子で分担する構成と比べて、各トランジスタ素子に要求される耐圧が略1/nとなっている。したがって、一般的な製造方法を用いて安価に製造でき、通常の耐圧を有するトランジスタ素子であっても、個数nを適宜設定することにより、全体として必要とされる高い耐圧を有した半導体装置とすることができる。   As described above, also in the present invention, the voltage between the first predetermined potential and the second predetermined potential is divided by n transistor elements, and compared with the configuration shared by one transistor element, The breakdown voltage required for the transistor element is approximately 1 / n. Therefore, a semiconductor device having a high breakdown voltage required as a whole can be manufactured at low cost by using a general manufacturing method, and even if it is a transistor element having a normal breakdown voltage, by appropriately setting the number n, can do.

また、支持基板の電位が、第1の所定電位と第2の所定電位との間の電位に固定されている。したがって、支持基板が第1の所定電位又は第2の所定電位に固定される構成と比べて、フィールド領域と支持基板との電位差の最大値を小さくすることができる。これにより、埋め込み酸化膜の信頼性を向上することができる。   Further, the potential of the support substrate is fixed to a potential between the first predetermined potential and the second predetermined potential. Therefore, the maximum value of the potential difference between the field region and the support substrate can be reduced as compared with the configuration in which the support substrate is fixed to the first predetermined potential or the second predetermined potential. Thereby, the reliability of the buried oxide film can be improved.

なお、各フィールド領域の電位は、該フィールド領域に配置されたトランジスタ素子の3端子のいずれか1つと同一の電位に固定されている。すなわち、フィールド領域の電位が、該フィールド領域に配置されている素子分離トレンチ内のトランジスタ素子の電位とほぼ同じ電位に固定されている。したがって、フィールド領域とトランジスタ素子との電位差により生じる電界集中を抑制することができ、フィールド領域の電位が固定されていない状態(フローティング状態)と比べて、各トランジスタ素子の耐圧を向上することができる。   Note that the potential of each field region is fixed to the same potential as any one of the three terminals of the transistor elements arranged in the field region. That is, the potential of the field region is fixed to substantially the same potential as the transistor element in the element isolation trench arranged in the field region. Therefore, electric field concentration caused by the potential difference between the field region and the transistor element can be suppressed, and the breakdown voltage of each transistor element can be improved as compared with a state where the potential of the field region is not fixed (floating state). .

請求項5に記載の発明においては、請求項6に記載のように、支持基板の電位が、第1の所定電位と第2の所定電位の中間電位とされた構成とすることが好ましい。これによれば、第1の所定電位又は第2の所定電位のいずれかに偏った電位とする構成に比べて、フィールド領域と支持基板との電位差の最大値を小さくし、埋め込み酸化膜の信頼性をより向上することができる。   In a fifth aspect of the present invention, as in the sixth aspect, it is preferable that the potential of the support substrate is an intermediate potential between the first predetermined potential and the second predetermined potential. According to this, the maximum value of the potential difference between the field region and the support substrate is made smaller than the configuration in which the potential is biased to either the first predetermined potential or the second predetermined potential, and the reliability of the buried oxide film is reduced. The sex can be further improved.

具体的には、請求項7に記載のように、支持基板が、第1段トランジスタ素子と第n段トランジスタ素子との間の所定段のトランジスタ素子が配置されたフィールド領域と電気的に接続された構成とすれば良い。これによれば、構成を簡素化することができる。   Specifically, as described in claim 7, the support substrate is electrically connected to a field region in which a predetermined-stage transistor element is disposed between the first-stage transistor element and the n-th transistor element. What is necessary is just to have a configuration. According to this, the configuration can be simplified.

また、請求項8に記載のように、第1の所定電位と第2の所定電位の間で複数の支持基板用抵抗素子が直列接続され、支持基板が、支持基板用抵抗素子間の分圧点の1つと電気的に接続された構成としても良い。このように、抵抗素子とは別に、支持基板用抵抗素子を設けた構成によっても、上述した構成の実現が可能である。   In addition, as described in claim 8, a plurality of support substrate resistance elements are connected in series between a first predetermined potential and a second predetermined potential, and the support substrate has a partial pressure between the support substrate resistance elements. It may be configured to be electrically connected to one of the points. As described above, the above-described configuration can be realized by a configuration in which the support substrate resistance element is provided separately from the resistance element.

なお、請求項8に記載の発明においては、請求項9に記載のように、支持基板用抵抗素子が、SOI構造半導体基板とは別に設けられた構成としても良い。それ以外にも、SOI構造半導体基板と一体に設けられた構成としても良い。なお、SOI構造半導体基板と一体とは、支持基板や半導体層の内部、又は表面上に形成された状態を示す。   In the invention described in claim 8, as described in claim 9, the support substrate resistance element may be provided separately from the SOI structure semiconductor substrate. In addition, a configuration in which the SOI structure semiconductor substrate is provided integrally may be employed. Note that “integrated with an SOI structure semiconductor substrate” means a state where it is formed inside or on the surface of a support substrate or a semiconductor layer.

また、請求項9に記載の発明においては、請求項10に記載のように、支持基板用抵抗素子がSOI構造半導体基板とともに、一体的にモールド成形された構成としても良い。それ以外にも、例えばSOI構造半導体基板を含むモールドパッケージ上に持基板用抵抗素子が固定された構成としても良い。   Further, in the invention described in claim 9, as described in claim 10, the supporting substrate resistance element may be integrally molded together with the SOI structure semiconductor substrate. In addition, for example, a holding substrate resistance element may be fixed on a mold package including an SOI structure semiconductor substrate.

請求項1〜10いずれかに記載の発明においては、請求項11に記載のように、各フィールド領域の電位が、該フィールド領域に配置されたトランジスタ素子の3端子のうち、ゲート端子と同一の電位に固定された構成とすると良い。   In the invention according to any one of claims 1 to 10, as described in claim 11, the potential of each field region is the same as the gate terminal among the three terminals of the transistor elements disposed in the field region. A configuration in which the potential is fixed is preferable.

このような構成とすると、ゲート端子とフィールド領域を電気的に接続しているので、残りの2端子の電位が寄生容量の影響を受けない。したがって、Pチャネル型トランジスタ素子であっても、遅延時間とスパイクの発生を無くすことができる。また、各フィールド領域の電位を、抵抗素子又は容量素子で均等に分圧した電位で固定する。したがって、フィールド領域と支持基板との電位差の最大値をより小さくすることも可能である。また、dV/dtサージ印加時の、各段のトランジスタ素子の電圧の偏りを改善することができる。すなわち、dV/dtサージ耐量の向上を図ることができる。   With such a configuration, since the gate terminal and the field region are electrically connected, the potentials of the remaining two terminals are not affected by the parasitic capacitance. Therefore, even with a P-channel transistor element, the delay time and the occurrence of spikes can be eliminated. In addition, the potential of each field region is fixed at a potential that is evenly divided by a resistance element or a capacitance element. Therefore, the maximum value of the potential difference between the field region and the support substrate can be further reduced. Further, it is possible to improve the voltage deviation of the transistor elements at each stage when the dV / dt surge is applied. That is, it is possible to improve the dV / dt surge resistance.

請求項1〜11いずれかに記載の発明においては、請求項12に記載のように、GND電位を基準とするGND基準ゲート駆動回路、浮遊電位を基準とする浮遊基準ゲート駆動回路、及びGND電位と浮遊電位の間で入出力信号をレベルシフトさせるレベルシフト回路を含むインバータ駆動用の高電圧ICにおいて、第1の所定電位及び第2の所定電位のうち、一方をGND電位とし、他方を浮遊電位とすることで、レベルシフト回路に好適である。   In the invention according to any one of claims 1 to 11, as described in claim 12, a GND reference gate drive circuit based on the GND potential, a floating reference gate drive circuit based on the floating potential, and a GND potential In a high voltage IC for driving an inverter including a level shift circuit for level-shifting an input / output signal between a first potential and a floating potential, one of a first predetermined potential and a second predetermined potential is a GND potential and the other is a floating potential By using a potential, it is suitable for a level shift circuit.

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。なお、以下の実施形態においては、従来例で示した半導体装置を構成する各要素と同一のものにおいては、同一の符号を付与する。
(第1実施形態)
図1は、以下の各実施形態に係る半導体装置を含む高電圧ICの概略構成を示す平面図である。図2は、第1実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図である。図3は、半導体装置のうち、特徴部分を示す断面図である。図3においては、トランジスタ素子や素子分離トレンチを省略して図示している。なお、以下に示す半導体装置の基本構成は、本出願人による特開2006−148058号公報や特願2006−102395号と同じであるので、基本構成及び動作についての詳細な説明は割愛し、特徴部分について詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same reference numerals are given to the same elements as those constituting the semiconductor device shown in the conventional example.
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a high-voltage IC including a semiconductor device according to each of the following embodiments. FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a characteristic portion of the semiconductor device. In FIG. 3, transistor elements and element isolation trenches are omitted. The basic configuration of the semiconductor device shown below is the same as that of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-148058 and Japanese Patent Application No. 2006-102395 by the applicant of the present application. Therefore, detailed description of the basic configuration and operation is omitted. The part will be described in detail.

図1に示す高電圧IC1はインバータ駆動用の高電圧ICであり、GND電位を基準とするGND基準ゲート駆動回路2、浮遊電位を基準とする浮遊基準ゲート駆動回路3、GND基準ゲート駆動回路2と浮遊基準ゲート駆動回路3を制御するための制御回路4、および制御回路4と浮遊基準ゲート駆動回路3の間に介在し、制御回路4の入出力信号をGND電位と浮遊電位の間でレベルシフトさせるレベルシフト回路5で構成されている。なお、図1においては、GND基準ゲート駆動回路2、浮遊基準ゲート駆動回路3、制御回路4、およびレベルシフト回路5が1つの基板6に集積化されている。以下に示す半導体装置100は、このレベルシフト回路5に適用される。   A high voltage IC 1 shown in FIG. 1 is a high voltage IC for driving an inverter, and includes a GND reference gate drive circuit 2 based on the GND potential, a floating reference gate drive circuit 3 based on the floating potential, and a GND reference gate drive circuit 2. And the control circuit 4 for controlling the floating reference gate drive circuit 3 and the control circuit 4 between the control circuit 4 and the floating reference gate drive circuit 3, and the input / output signals of the control circuit 4 are leveled between the GND potential and the floating potential. The level shift circuit 5 is configured to shift. In FIG. 1, the GND reference gate drive circuit 2, the floating reference gate drive circuit 3, the control circuit 4, and the level shift circuit 5 are integrated on one substrate 6. A semiconductor device 100 described below is applied to the level shift circuit 5.

図3に示すように、半導体装置100は、埋め込み酸化膜13を介して支持基板12上に半導体層11が積層されたSOI構造半導体基板10を有している。そして、この半導体層11に、図2に示すように、n個(n≧2、本実施形態においては4個)のトランジスタ素子21〜24が形成されている。本実施形態においては、トランジスタ素子21〜24として、Pチャネル型のLDMOS(Lateral Double−diffused MOS)を採用している。また、各トランジスタ素子21〜24を構成する3つの端子、ソース31、ゲート32、およびドレイン33が、図2に示すように同心円状に配置されたパターンとなっている。   As shown in FIG. 3, the semiconductor device 100 includes an SOI structure semiconductor substrate 10 in which a semiconductor layer 11 is stacked on a support substrate 12 with a buried oxide film 13 interposed therebetween. As shown in FIG. 2, n (n ≧ 2, 4 in this embodiment) transistor elements 21 to 24 are formed in the semiconductor layer 11. In the present embodiment, P-channel LDMOS (Lateral Double-diffused MOS) is employed as the transistor elements 21 to 24. Moreover, the three terminals, the source 31, the gate 32, and the drain 33 which comprise each transistor element 21-24 become a pattern arrange | positioned concentrically as shown in FIG.

各トランジスタ素子21〜24は、埋め込み酸化膜13に達する素子分離トレンチ41〜44に回りを取り囲まれており、これによって互いに絶縁分離されている。本実施形態においては、素子分離トレンチ41〜44が、上述した端子31〜33とともに同心円状に配置されている。なお、第1段のトランジスタ素子21には素子分離トレンチ41が、第4段のトランジスタ素子24には素子分離トレンチ44が対応して形成されている。   The transistor elements 21 to 24 are surrounded by element isolation trenches 41 to 44 that reach the buried oxide film 13, and are thereby insulated and isolated from each other. In the present embodiment, the element isolation trenches 41 to 44 are arranged concentrically with the terminals 31 to 33 described above. Note that an element isolation trench 41 is formed in the first stage transistor element 21 and an element isolation trench 44 is formed in the fourth stage transistor element 24.

また、半導体層11には、埋め込み酸化膜13に達するフィールド分離トレンチ51〜54が多重に形成されている。そして、フィールド分離トレンチ51〜54により囲まれた各フィールド領域61〜64に、トランジスタ素子21〜24が、後段又は低段(本実施形態においては低段)のトランジスタ素子を内包するようにして、対応する素子分離トレンチ41〜44とともに1個ずつ順次配置されている。なお、上述したように、本実施形態においては、Pチャネル型のLDMOSを採用しているので、第1段のフィールド領域61には、素子分離トレンチ41により取り囲まれたトランジスタ素子21が配置され、第4段のフィールド領域64には、低段であるフィールド領域61〜63とともに、素子分離トレンチ44により取り囲まれたトランジスタ素子24が配置されている。   The semiconductor layer 11 has a plurality of field isolation trenches 51 to 54 reaching the buried oxide film 13. Then, in each field region 61 to 64 surrounded by the field isolation trenches 51 to 54, the transistor elements 21 to 24 include a transistor element of a subsequent stage or a low stage (low stage in the present embodiment), One by one is sequentially arranged together with corresponding element isolation trenches 41 to 44. As described above, in this embodiment, the P-channel type LDMOS is employed, and therefore, the transistor element 21 surrounded by the element isolation trench 41 is disposed in the first-stage field region 61. In the field region 64 of the fourth stage, the transistor elements 24 surrounded by the element isolation trench 44 are arranged together with the field regions 61 to 63 which are low stages.

なお、図2に示すように、第4段のフィールド領域64の外側には、フィールド分離トレンチ55で区画され、各フィールド領域61〜64を内包するフィールド領域65が形成されており、このフィールド領域65には、GNDパッドや出力パッドが形成されている。また、第1段のフィールド領域61内には、フィールド分離トレンチ56で区画されたフィールド領域66が形成されており、このフィールド領域66には、電源パッドや入力パッドが形成されている。   As shown in FIG. 2, a field region 65 that is partitioned by a field isolation trench 55 and encloses each field region 61 to 64 is formed outside the fourth-stage field region 64. In 65, a GND pad and an output pad are formed. Further, a field region 66 partitioned by a field isolation trench 56 is formed in the first-stage field region 61, and a power pad and an input pad are formed in the field region 66.

また、各トランジスタ素子21〜24は、第1の所定電位としての電源電位Vccと該第1の所定電位とは異なる第2の所定電位してのGND電位との間で、電源電位Vcc側を第1段、GND電位側を第n段(第4段)として順次直列接続されている。本実施形態においては各トランジスタ素子21〜24がMOS型トランジスタであるので、下段のドレイン電圧が、1段上段のソース31に印加される構成となっている。また、n個(本実施形態においては4個)の抵抗素子71〜74が、トランジスタ素子21〜24に対応して、電源電位VccとGND電位との間で、電源電位Vcc側を第1段、GND電位側を第4段として順次直列接続されている。そして、第1段のトランジスタ素子21におけるゲート31が入力とされ、第1段のトランジスタ素子21を除いた各段のトランジスタ素子22〜24におけるゲート31が、直列接続された各段の抵抗素子71〜74の間の分圧点にそれぞれ順次接続され、第4段のトランジスタ素子24におけるGND電位側の端子から、出力が取り出される構成となっている。詳しくは、第4段のトランジスタ素子24とGNDパッドとの間に出力抵抗75が接続され、第4段のトランジスタ素子24のドレイン33と出力抵抗75との間から、出力が取り出せるようになっている。すなわち、出力信号は、基準電位が入力信号の電源電位VccからGND電位に変換(レベルシフト)され、入力信号に対して反転した状態で取り出される。なお、本実施形態においては、抵抗素子71〜74によって分圧するようにしているが、容量素子によって分圧するようにしても良い。また、抵抗素子と容量素子とによって分圧するようにしても良い。   Each of the transistor elements 21 to 24 has a power supply potential Vcc side between a power supply potential Vcc as a first predetermined potential and a GND potential as a second predetermined potential different from the first predetermined potential. The first stage and the GND potential side are sequentially connected in series with the nth stage (fourth stage). In this embodiment, since each of the transistor elements 21 to 24 is a MOS transistor, the lower drain voltage is applied to the source 31 of the upper stage. In addition, n (four in this embodiment) resistance elements 71 to 74 correspond to the transistor elements 21 to 24, and the power supply potential Vcc side is the first stage between the power supply potential Vcc and the GND potential. The GND potential side is sequentially connected in series with the fourth stage. The gate 31 in the first stage transistor element 21 is input, and the gate 31 in each stage transistor element 22 to 24 excluding the first stage transistor element 21 is connected in series to each stage resistance element 71. Are sequentially connected to the voltage dividing points between .about.74, and the output is taken out from the GND potential side terminal of the fourth stage transistor element 24. FIG. Specifically, an output resistor 75 is connected between the fourth-stage transistor element 24 and the GND pad so that an output can be taken out between the drain 33 and the output resistor 75 of the fourth-stage transistor element 24. Yes. That is, the output signal is extracted in a state where the reference potential is converted (level shift) from the power supply potential Vcc of the input signal to the GND potential and inverted with respect to the input signal. In the present embodiment, the voltage is divided by the resistance elements 71 to 74, but may be divided by the capacitive element. Further, the voltage may be divided by the resistance element and the capacitance element.

本実施形態に示すようにPチャネル型のLDMOSの場合、トランジスタ素子21〜24のソース31の電位がゲート32の電位よりも高くなると、トランジスタ素子21〜24がオン状態となる。したがって、例えば電源電圧Vccが1200Vの場合、第1段のトランジスタ素子21において、ゲート32にソース31よりも低い電圧(例えば1195V)の信号を入力する。これによりトランジスタ素子21がオン状態となる。また、第2段のトランジスタ素子22のゲート32に入力される電圧は、第1段の抵抗素子71の分、第1段のトランジスタ素子21のゲート32よりも低くなっている。したがって、第1段のトランジスタ素子21がオン状態となるとともに、第2段のトランジスタ素子22において、ソース31の電位がゲート32の電位よりも高くなる。すなわち、第2段のトランジスタ素子22がオン状態となる。この動作が第n段(本実施形態においては第4段)のトランジスタ素子24まで同様に繰り返され、ごく短時間で全てのトランジスタ素子21〜24がオン状態となる。   In the case of a P-channel type LDMOS as shown in this embodiment, when the potential of the source 31 of the transistor elements 21 to 24 is higher than the potential of the gate 32, the transistor elements 21 to 24 are turned on. Therefore, for example, when the power supply voltage Vcc is 1200 V, a signal having a voltage (for example, 1195 V) lower than that of the source 31 is input to the gate 32 in the first-stage transistor element 21. Thereby, the transistor element 21 is turned on. The voltage input to the gate 32 of the second stage transistor element 22 is lower than the gate 32 of the first stage transistor element 21 by the amount of the first stage resistance element 71. Accordingly, the first-stage transistor element 21 is turned on, and the potential of the source 31 is higher than the potential of the gate 32 in the second-stage transistor element 22. That is, the second stage transistor element 22 is turned on. This operation is repeated in the same manner up to the transistor element 24 in the n-th stage (fourth stage in the present embodiment), and all the transistor elements 21 to 24 are turned on in a very short time.

このように本実施形態に係る半導体装置100によれば、電源電位VccからGND電位までの電圧低下に応じて、多重のフィールド分離トレンチ51〜54により囲まれた各フィールド領域61〜64に加わる電圧を均等化し、各トランジスタ素子21〜24の担当電圧範囲を、電源電位VccからGND電位に向けて順番に移行させることができる。換言すれば、電源電位VccからGND電位の間の電圧が複数のトランジスタ素子21〜24により分割され、第1段から第4段の各トランジスタ素子21〜24が、それぞれの電圧範囲を分担している。従って、電源電位VccとGND電位の間の電圧を1個のトランジスタ素子で分担する場合に比べて、各トランジスタ素子21〜24に要求される静耐圧(DC耐圧)を低減することができる。換言すれば、トランジスタ素子の個数を適宜設定することにより、全体として必要とされる高い耐圧を確保した半導体装置とすることができる。   As described above, according to the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the voltage applied to the field regions 61 to 64 surrounded by the multiple field isolation trenches 51 to 54 in accordance with the voltage drop from the power supply potential Vcc to the GND potential. And the voltage ranges assigned to the transistor elements 21 to 24 can be shifted in order from the power supply potential Vcc to the GND potential. In other words, the voltage between the power supply potential Vcc and the GND potential is divided by the plurality of transistor elements 21 to 24, and the transistor elements 21 to 24 in the first to fourth stages share their respective voltage ranges. Yes. Therefore, compared to the case where the voltage between the power supply potential Vcc and the GND potential is shared by one transistor element, the static withstand voltage (DC withstand voltage) required for each transistor element 21 to 24 can be reduced. In other words, by appropriately setting the number of transistor elements, it is possible to obtain a semiconductor device that ensures a high breakdown voltage required as a whole.

なお、本実施形態においては、半導体装置100が4つのトランジスタ素子21〜24を有する例(4段の例)を示した。しかしながら、その個数が特に限定されるものではない。1つ当たりのトランジスタ素子の耐圧が、200V以下となるようにすると、半導体装置100を、一般的な製造方法を用いて、安価に製造することができる。   In the present embodiment, an example (four-stage example) in which the semiconductor device 100 includes four transistor elements 21 to 24 is shown. However, the number is not particularly limited. When the breakdown voltage of each transistor element is 200 V or less, the semiconductor device 100 can be manufactured at low cost by using a general manufacturing method.

また、本実施形態においては、各フィールド領域61〜64を絶縁分離し、隣り合うトランジスタ素子21〜24同士の間に配置される各フィールド分離トレンチ51〜54を、一重の絶遠分離トレンチとしている。したがって、トランジスタ素子21〜24の接続配線が容易になると共に、占有面積を低減して、半導体装置100を小型化することができる。しかしながら、各フィールド分離トレンチ51〜54のうち、少なくとも1つを多重の絶遠分離トレンチとしても良い。   Further, in the present embodiment, the field regions 61 to 64 are insulated and separated, and the field isolation trenches 51 to 54 disposed between the adjacent transistor elements 21 to 24 are formed as a single far isolation trench. . Therefore, the connection wiring of the transistor elements 21 to 24 can be facilitated, the occupied area can be reduced, and the semiconductor device 100 can be downsized. However, at least one of the field isolation trenches 51 to 54 may be multiple far isolation trenches.

なお、本実施形態においては、トランジスタ素子21〜24が、同じ耐圧を有している。これにより、GND電位と電源電位Vccの間に挿入される各素子の分担する電圧(耐圧)を均等にして、最小化することができる。   In the present embodiment, the transistor elements 21 to 24 have the same breakdown voltage. Thereby, the voltage (withstand voltage) shared by each element inserted between the GND potential and the power supply potential Vcc can be equalized and minimized.

また、本実施形態においては、図2及び図3に示すように、各フィールド領域61〜64の電位を、該フィールド領域61〜64に配置されたトランジスタ素子21〜24の各3端子のうち、ゲート32と同一の電位に固定している。したがって、フィールド領域61〜64とトランジスタ素子21〜24との電位差により生じる電界集中を抑制することができる。そして、フィールド領域61〜64の電位が固定されていない状態(フローティング状態)に比べて、各トランジスタ素子21〜24の静耐圧(DC耐圧)を向上し、全体として高い静耐圧を確保することができる。特に本実施形態においては、上述したように、各フィールド領域61〜64の電位が、ゲート32と同一の電位に固定されている。したがって、残りの2端子(ソース31又はドレイン33)の電位が、寄生容量の影響を受けない。したがって、Pチャネル型トランジスタ素子であっても、遅延時間とスパイクの発生を無くすことができる。また、各フィールド領域61〜64の電位を、抵抗素子71〜74で均等に分圧した電位で固定するので、dV/dtサージ印加時の、各段のトランジスタ素子21〜24の電圧の偏りを改善することができる。すなわち、dV/dtサージ耐量の向上を図ることができる。以上の点については、特に特願2006−102395号に詳細に記載されているので、参照されたい。   Moreover, in this embodiment, as shown in FIG.2 and FIG.3, the electric potential of each field area | region 61-64 is made out of each 3 terminal of the transistor elements 21-24 arrange | positioned in this field area | region 61-64. It is fixed at the same potential as the gate 32. Therefore, the electric field concentration caused by the potential difference between the field regions 61 to 64 and the transistor elements 21 to 24 can be suppressed. As compared with a state where the potentials of the field regions 61 to 64 are not fixed (floating state), it is possible to improve the static withstand voltage (DC withstand voltage) of each of the transistor elements 21 to 24 and ensure a high static withstand voltage as a whole. it can. In particular, in the present embodiment, as described above, the potentials of the field regions 61 to 64 are fixed to the same potential as that of the gate 32. Therefore, the potential of the remaining two terminals (source 31 or drain 33) is not affected by the parasitic capacitance. Therefore, even with a P-channel transistor element, the delay time and the occurrence of spikes can be eliminated. In addition, since the potentials of the field regions 61 to 64 are fixed at potentials that are evenly divided by the resistance elements 71 to 74, the voltage deviation of the transistor elements 21 to 24 at each stage when the dV / dt surge is applied is reduced. Can be improved. That is, it is possible to improve the dV / dt surge resistance. Since the above points are described in detail in Japanese Patent Application No. 2006-102395, please refer to them.

さらに、本実施形態においては、図3に示すように、SOI構造半導体基板10を構成する支持基板12のうち、複数のフィールド領域61〜64に対応する部位が、埋め込み酸化膜13に達する支持基板分離トレンチ111〜114によって複数の分離領域101〜104に分けられている。そして、各分離領域101〜104が、埋め込み酸化膜13を介して対向するフィールド領域61〜64と容量結合されている。より詳しくは、フィールド分離トレンチ51〜54に対応して支持基板分離トレンチ111〜114が形成され、これにより、各分離領域101〜104がフィールド領域61〜64に対応して分けられている。すなわち、1つの分離領域101〜104が、1つのフィールド領域61〜64のみと対向し、1つのフィールド領域61〜64につき、1つの分離領域101〜104が対応する構成となっている。したがって、各フィールド領域61〜64の電位をそれぞれV1〜V4とすると、支持基板12の分離領域101〜104の電位は、容量結合によって対向する各フィールド領域61〜64の電位とほぼ一致した値となる。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the support substrate in which the portions corresponding to the plurality of field regions 61 to 64 among the support substrate 12 constituting the SOI structure semiconductor substrate 10 reach the buried oxide film 13. The separation trenches 111 to 114 are divided into a plurality of separation regions 101 to 104. The isolation regions 101 to 104 are capacitively coupled to the opposing field regions 61 to 64 through the buried oxide film 13. More specifically, support substrate isolation trenches 111 to 114 are formed corresponding to the field isolation trenches 51 to 54, whereby the isolation regions 101 to 104 are divided corresponding to the field regions 61 to 64. That is, one isolation region 101-104 is opposed to only one field region 61-64, and one isolation region 101-104 corresponds to one field region 61-64. Therefore, if the potentials of the field regions 61 to 64 are V1 to V4, respectively, the potentials of the separation regions 101 to 104 of the support substrate 12 are substantially equal to the potentials of the opposing field regions 61 to 64 due to capacitive coupling. Become.

このように、本実施形態に係る半導体装置100によれば、支持基板12のうち、複数のフィールド領域61〜64に対応する部位が、互いに絶縁された複数の分離領域101〜104に分けられている。そして、容量結合によって、各分離領域101〜104が対向するフィールド領域61〜64に基づいた電位となっている。したがって、支持基板12が電源電位Vcc又はGND電位に固定される構成と比べて、フィールド領域61〜64と支持基板12との電位差の最大値を小さくすることができる。特に本実施形態においては、各分離領域101〜104がフィールド領域61〜64に対応して分けられているので、フィールド領域61〜64と支持基板12との電位差の最大値をより小さくすることができる。具体的には、図3において、フィールド領域61の電位V1は略1200Vとなり、対向する支持基板12の分離領域101の電位もV1とほぼ同電位となる。すなわち、電位差はほぼゼロである。また、他のフィールド領域62〜64と対向する分離領域102〜104との電位差もほぼゼロとなる。詳しくは、本実施形態において、各トランジスタ素子21〜24が同一構成であり、抵抗素子71〜74も同一構成となっている。したがって、均等に分圧されて、電位V1,V6が略1200V、電位V2が略900V、電位V3が略600V、電位V4が略300V、電位V5が略0Vとなっている。   Thus, according to the semiconductor device 100 according to the present embodiment, portions of the support substrate 12 corresponding to the plurality of field regions 61 to 64 are divided into the plurality of isolation regions 101 to 104 that are insulated from each other. Yes. The potential is based on the field regions 61 to 64 facing the separation regions 101 to 104 by capacitive coupling. Therefore, the maximum value of the potential difference between the field regions 61 to 64 and the support substrate 12 can be reduced as compared with the configuration in which the support substrate 12 is fixed to the power supply potential Vcc or the GND potential. In particular, in the present embodiment, since the separation regions 101 to 104 are divided corresponding to the field regions 61 to 64, the maximum value of the potential difference between the field regions 61 to 64 and the support substrate 12 can be further reduced. it can. Specifically, in FIG. 3, the potential V1 of the field region 61 is approximately 1200 V, and the potential of the separation region 101 of the opposing support substrate 12 is also substantially the same as V1. That is, the potential difference is almost zero. In addition, the potential difference between the separation regions 102 to 104 facing the other field regions 62 to 64 is substantially zero. Specifically, in this embodiment, the transistor elements 21 to 24 have the same configuration, and the resistance elements 71 to 74 have the same configuration. Accordingly, the voltages are evenly divided so that the potentials V1 and V6 are approximately 1200V, the potential V2 is approximately 900V, the potential V3 is approximately 600V, the potential V4 is approximately 300V, and the potential V5 is approximately 0V.

これに対し、支持基板12が分離されておらず、例えばGND電位に固定されている場合、フィールド領域61と支持基板12との間には、略1200Vの電位差が生じることとなる。   On the other hand, when the support substrate 12 is not separated and is fixed to the GND potential, for example, a potential difference of approximately 1200 V is generated between the field region 61 and the support substrate 12.

また、本実施形態においては、支持基板12のうち、図3に示すように、GNDパッドや出力パッドが形成されたフィールド領域65と電源パッドや入力パッドが形成されたフィールド領域66に対応する部位も、埋め込み酸化膜13に達する支持基板分離トレンチ114,116によって、分離領域101〜104とは絶縁分離された分離領域105,106となっている。そして、分離領域105,106の電位が、容量結合によって、フィールド領域65,66の電位V5,V6とほぼ同一の電位となっている。したがって、フィールド領域61〜64と支持基板12との電位差の最大値をより小さくすることができる。しかしながら、分離領域105が分離されずに分離領域104と一体化され、分離領域106が分離されずに分離領域101と一体化された構成としても良い。また、フィールド領域64の電位V4とフィールド領域65の電位V5は、抵抗素子74の分異なるので、分離領域104と分離領域105とは分離され、分離領域106が分離されずに分離領域101と一体化された構成としても良い。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, portions of the support substrate 12 corresponding to a field region 65 in which a GND pad and an output pad are formed and a field region 66 in which a power pad and an input pad are formed. In addition, the isolation regions 105 and 106 are isolated from the isolation regions 101 to 104 by the support substrate isolation trenches 114 and 116 reaching the buried oxide film 13. The potentials of the isolation regions 105 and 106 are substantially the same as the potentials V5 and V6 of the field regions 65 and 66 due to capacitive coupling. Therefore, the maximum value of the potential difference between the field regions 61 to 64 and the support substrate 12 can be further reduced. However, the separation region 105 may be integrated with the separation region 104 without being separated, and the separation region 106 may be integrated with the separation region 101 without being separated. Further, since the potential V4 of the field region 64 and the potential V5 of the field region 65 are different by the resistance element 74, the separation region 104 and the separation region 105 are separated, and the separation region 106 is not separated and is integrated with the separation region 101. It is good also as a structured.

また、本実施形態においては、図3に示すように、支持基板分離トレンチ111〜114,116が、トレンチ内部に絶縁性材料が充填されない空隙である例を示した。しかしながら、トレンチ内部に、多結晶シリコンやシリコン酸化物などの絶縁性材料が充填された構成としても良い。   Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the support substrate isolation | separation trench 111-114,116 showed the example which is a space | gap which is not filled with an insulating material inside a trench. However, the trench may be filled with an insulating material such as polycrystalline silicon or silicon oxide.

また、本実施形態においては、トランジスタ素子21〜24として、Pチャネル型のLDMOSを採用する例を示した。しかしながら、図4に示すように、Pチャネル形よりもキャリアの移動度が大きいNチャネル形のLDMOSを採用しても良い。この場合、図4に示すように、GND電位が第1の所定電位となり、電源電位Vccが第2の所定電位となる。そして、GND電位と電源電位Vccの間で、GND電位側を第1段、電源電位側を第n段(図4においては第4段)として、トランジスタ素子21〜24が順次直列接続されている。なお、フィールド領域61〜64は、それよりも高段のフィールド領域を内包するように設けられている。また、フィールド領域65内に電源パッドと出力パッドが形成されており、フィールド領域66内にGNDパッドと入力パッドが形成されている。図4は、変形例を示す図である。   In the present embodiment, an example in which a P-channel type LDMOS is employed as the transistor elements 21 to 24 is shown. However, as shown in FIG. 4, an N-channel LDMOS having higher carrier mobility than the P-channel may be employed. In this case, as shown in FIG. 4, the GND potential becomes the first predetermined potential, and the power supply potential Vcc becomes the second predetermined potential. The transistor elements 21 to 24 are sequentially connected in series between the GND potential and the power supply potential Vcc, with the GND potential side as the first stage and the power supply potential side as the nth stage (fourth stage in FIG. 4). . The field regions 61 to 64 are provided so as to include a higher-level field region. A power pad and an output pad are formed in the field region 65, and a GND pad and an input pad are formed in the field region 66. FIG. 4 is a diagram illustrating a modification.

また、本実施形態においては、各フィールド領域61〜64の電位が、該フィールド領域61〜64内に素子分離トレンチ41〜44を介して配置されたトランジスタ素子21〜24のゲート32と同電位とされる例を示した。しかしながら、ソースやドレインと同電位とされた構成としても良い。各構成の効果については、特願2006−102395号に詳細に記載されているので、参照されたい。   In the present embodiment, the potential of each field region 61 to 64 is the same as that of the gate 32 of the transistor elements 21 to 24 disposed in the field regions 61 to 64 via the element isolation trenches 41 to 44. An example to be shown. However, a configuration in which the potential is the same as that of the source and the drain may be employed. The effect of each configuration is described in detail in Japanese Patent Application No. 2006-102395, so please refer to it.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を、図5に基づいて説明する。図5は、第2実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the semiconductor device according to the second embodiment.

第2実施形態に係る半導体装置は、第1実施形態に示した半導体装置と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第1実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。   Since the semiconductor device according to the second embodiment is often in common with the semiconductor device shown in the first embodiment, the detailed description of the common parts will be omitted below, and different parts will be described mainly. In addition, the same code | symbol shall be provided to the element same as the element shown in 1st Embodiment.

第1実施形態においては、フィールド分離トレンチ51〜54に対応して支持基板分離トレンチ111〜114が形成され、これにより、各分離領域101〜104がフィールド領域61〜64に対応して分けられている例を示した。これに対し、本実施形態においては、分離領域がフィールド領域よりも少なく、少なくとも1つの分離領域が、隣接する複数のフィールド領域を跨ぐように支持基板12が分けられた構成となっている点を特徴とする。   In the first embodiment, support substrate isolation trenches 111 to 114 are formed corresponding to the field isolation trenches 51 to 54, whereby the isolation regions 101 to 104 are divided corresponding to the field regions 61 to 64. An example is shown. In contrast, in the present embodiment, the separation region is smaller than the field region, and the support substrate 12 is divided so that at least one separation region straddles a plurality of adjacent field regions. Features.

その一例として、図5においては、支持基板12が、第1段のフィールド領域61に対向する分離領域101、フィールド領域66と対向する分離領域106、第2段のフィールド領域62全体及び第3段のフィールド領域63の一部と対向する分離領域107、および第3段のフィールド領域の一部、第4段のフィールド領域64全体、及びフィールド領域65と対向する分離領域108に分けられている。したがって、容量結合により、分離領域101,106は、対向するフィールド領域61,66と略同電位となっている。また、2つのフィールド領域62,63に跨る分離領域107は、フィールド領域62,63の電位V2,V3との間の電位(ほぼ電位V2,V3の中点電位)となっている。また、3つのフィールド領域63〜65に跨る分離領域108は、フィールド領域63〜65の電位V3〜V5の間の電位(ほぼ電位V3〜V5の中点電位)となっている。   As an example, in FIG. 5, the support substrate 12 includes a separation region 101 facing the first-stage field region 61, a separation region 106 facing the field region 66, the entire second-stage field region 62, and the third-stage field. Are separated into a separation region 107 facing a part of the field region 63, a part of the field region of the third stage, a whole field region 64 of the fourth stage, and a separation region 108 facing the field region 65. Therefore, the isolation regions 101 and 106 have substantially the same potential as the opposing field regions 61 and 66 due to capacitive coupling. In addition, the separation region 107 that straddles the two field regions 62 and 63 is at a potential between the potentials V2 and V3 of the field regions 62 and 63 (approximately the midpoint potential of the potentials V2 and V3). In addition, the isolation region 108 across the three field regions 63 to 65 is at a potential between the potentials V3 to V5 of the field regions 63 to 65 (approximately the midpoint potential of the potentials V3 to V5).

このように本実施形態に係る半導体装置100によっても、フィールド領域61〜64(本実施形態においては各フィールド領域61〜66)と支持基板12との電位差の最大値を小さくし、埋め込み酸化膜13の信頼性を向上することができる。また、支持基板分離トレンチ111,116,117の個数を少なくすることができる。しかしながら、電位差のある複数のフィールド領域間を跨ぐ構成とすると、分離領域の電位が各フィールド領域の影響を受けるので、トランジスタ素子の個数が少ないほどフィールド領域と支持基板12との電位差の最大値が大きくなる。したがって、トランジスタ素子の個数が多い構成においては、有利である。   As described above, also in the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the maximum value of the potential difference between the field regions 61 to 64 (the field regions 61 to 66 in the present embodiment) and the support substrate 12 is reduced, and the buried oxide film 13 is reduced. Reliability can be improved. In addition, the number of support substrate isolation trenches 111, 116, and 117 can be reduced. However, if the configuration is such that a plurality of field regions having a potential difference are straddled, the potential of the isolation region is affected by each field region, so that the maximum value of the potential difference between the field region and the support substrate 12 becomes smaller as the number of transistor elements decreases. growing. Therefore, it is advantageous in a configuration having a large number of transistor elements.

(第3実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を、図6に基づいて説明する。図6は、第3実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
(Third embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the semiconductor device according to the third embodiment.

第3実施形態に係る半導体装置は、第1実施形態に示した半導体装置と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第1実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。   Since the semiconductor device according to the third embodiment is common in common with the semiconductor device shown in the first embodiment, a detailed description of the common parts will be omitted below, and different parts will be described mainly. In addition, the same code | symbol shall be provided to the element same as the element shown in 1st Embodiment.

上述した各実施形態においては、支持基板12を分割することで、対向するフィールド領域61〜64との間の電位差を小さくする例を示した。これに対し、本実施形態においては、支持基板12を分割せずとも、支持基板12の電位が、第1の所定電位と第2の所定電位との間の電位に固定されていることを特徴とする。   In each embodiment mentioned above, the example which makes small the electric potential difference between the field fields 61-64 which oppose by dividing | segmenting the support substrate 12 was shown. On the other hand, in the present embodiment, the potential of the support substrate 12 is fixed to a potential between the first predetermined potential and the second predetermined potential without dividing the support substrate 12. And

その一例として示す図6においては、SOI構造半導体基板10の構成が、支持基板12が分割されていない以外は、第1実施形態の変形例(図4参照)と同じでとなっている。そして、導電性材料(例えば金属)からなるベース121に、SOI構造半導体基板10が支持基板12を接触面として、導通可能に固定(例えばはんだやAgペーストによって接着)されている。また、第1段と第n段(図6においては第4段)との間の所定段(図6においては第3段)のフィールド領域63とベース121とが、ワイヤ124を介して電気的に接続されている。すなわち、支持基板12が、フィールド領域63と同電位となっている。また、フィールド領域65が電源側のリード123とワイヤ124を介して電気的に接続され、フィールド領域66がGND側のリード122とワイヤ124を介して電気的に接続されている。そして、この接続状態で、SOI構造半導体基板10、ベース121、ワイヤ124、及びリード122,123の一部が、モールド樹脂130によって一体的に被覆されて、半導体装置100が構成されている。   In FIG. 6 shown as an example, the configuration of the SOI structure semiconductor substrate 10 is the same as that of the modification of the first embodiment (see FIG. 4) except that the support substrate 12 is not divided. The SOI structure semiconductor substrate 10 is fixed to the base 121 made of a conductive material (for example, metal) so as to be conductive with the support substrate 12 as a contact surface (for example, bonded by solder or Ag paste). In addition, the field region 63 and the base 121 in a predetermined stage (the third stage in FIG. 6) between the first stage and the n-th stage (the fourth stage in FIG. 6) are electrically connected via the wire 124. It is connected to the. That is, the support substrate 12 is at the same potential as the field region 63. The field region 65 is electrically connected to the power supply side lead 123 via the wire 124, and the field region 66 is electrically connected to the GND side lead 122 via the wire 124. In this connection state, the SOI structure semiconductor substrate 10, the base 121, the wires 124, and the leads 122 and 123 are partially covered with the mold resin 130 to constitute the semiconductor device 100.

このように、本実施形態に係る半導体装置100によれば、支持基板12の電位が、GND電位と電源電位Vccとの間の電位に固定されている。したがって、支持基板12がGND電位又は電源電位Vccに固定される構成と比べて、各フィールド領域61〜64(本実施形態においては各フィールド領域61〜66)と支持基板12との電位差の最大値を小さくすることができる。これにより、埋め込み酸化膜13の信頼性を向上することができる。   Thus, according to the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the potential of the support substrate 12 is fixed to a potential between the GND potential and the power supply potential Vcc. Therefore, the maximum value of the potential difference between each field region 61 to 64 (in this embodiment, each field region 61 to 66) and the support substrate 12 as compared with the configuration in which the support substrate 12 is fixed to the GND potential or the power supply potential Vcc. Can be reduced. Thereby, the reliability of the buried oxide film 13 can be improved.

また、本実施形態においては、分圧用の各抵抗素子(図示略)が全て同一の構成とされており、第3段のフィールド領域63の電位がGND電位と電源電位Vccの中間電位とほぼ等しい電位になっている。したがって、GND電位又は電源電位Vccのいずれかに偏った電位とする構成に比べて、各フィールド領域61〜64(本実施形態においては各フィールド領域61〜66)と支持基板12との電位差の最大値をより小さくすることができる。   In the present embodiment, the voltage dividing resistors (not shown) all have the same configuration, and the potential of the third-stage field region 63 is substantially equal to the intermediate potential between the GND potential and the power supply potential Vcc. It is at electric potential. Therefore, the maximum potential difference between the field regions 61 to 64 (in the present embodiment, the field regions 61 to 66) and the support substrate 12 is compared with a configuration in which the potential is biased to either the GND potential or the power supply potential Vcc. The value can be made smaller.

また、本実施形態においては、第1段と第n段(図6においては第4段)との間の所定段(図6においては第3段)のフィールド領域と支持基板12とを電気的に接続することで、支持基板12の電位をGND電位と電源電位Vccとの間の電位としている。したがって、構成を簡素化することができる。   In the present embodiment, the field region of the predetermined stage (the third stage in FIG. 6) between the first stage and the nth stage (the fourth stage in FIG. 6) and the support substrate 12 are electrically connected. As a result, the potential of the support substrate 12 is set to a potential between the GND potential and the power supply potential Vcc. Therefore, the configuration can be simplified.

しかしながら、上述の構成以外にも、例えば第1の所定電位と第2の所定電位の間で複数の支持基板用抵抗素子が直列接続され、支持基板12が、支持基板用抵抗素子間の分圧点の1つと電気的に接続された構成としても良い。例えば図7においては、SOI構造半導体基板10とは別に、互いに直列接続されたぞ2つの支持基板用抵抗素子131,132を有し、支持基板用抵抗素子131の一方の端子がリード122と接続され、支持基板用抵抗素子132の一方の端子がリード123と接続されている。そして、支持基板用抵抗素子131,132の分圧点とベース121とが、ワイヤ124を介して電気的に接続されている。なお、図7においては、SOI構造半導体基板10とは別に支持基板用抵抗素子131,132を有する例を示したが、SOI構造半導体基板10(半導体層11又は支持基板12の内部または表面上)に支持基板用抵抗素子が形成された構成としても良い。また、支持基板用抵抗素子の個数は2個に限定されるものではない。図7は、変形例を示す断面図である。   However, in addition to the above-described configuration, for example, a plurality of support substrate resistance elements are connected in series between the first predetermined potential and the second predetermined potential, and the support substrate 12 has a partial pressure between the support substrate resistance elements. It may be configured to be electrically connected to one of the points. For example, in FIG. 7, apart from the SOI structure semiconductor substrate 10, there are two support substrate resistance elements 131 and 132 connected in series with each other, and one terminal of the support substrate resistance element 131 is connected to the lead 122. One terminal of the support substrate resistance element 132 is connected to the lead 123. The voltage dividing points of the support substrate resistance elements 131 and 132 and the base 121 are electrically connected via a wire 124. 7 shows an example in which the support substrate resistance elements 131 and 132 are provided separately from the SOI structure semiconductor substrate 10, the SOI structure semiconductor substrate 10 (inside or on the surface of the semiconductor layer 11 or the support substrate 12). Further, the support substrate resistance element may be formed. Further, the number of supporting substrate resistance elements is not limited to two. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modification.

また、図7においては、SOI構造半導体基板10とは別に構成された支持基板用抵抗素子131,132が、モールド樹脂130内に配置されて封止される例を示した。しかしながら、図8に示すように、支持基板用抵抗素子131,132が、モールド樹脂130外に配置された構成としても良い。図8においては、モールド樹脂130の下面(支持基板12側)に支持基板用抵抗素子131,132が接着固定されており、支持基板用抵抗素子131の一方の端子がリード122と接続され、支持基板用抵抗素子132の一方の端子がリード123と接続されている。そして、支持基板用抵抗素子131,132の分圧点とリード125とが、ワイヤ124を介して電気的に接続され、リード125とベース121とが、ワイヤ124を介して電気的に接続されている。図8は、変形例を示す断面図である。なお、図8においては、モールド樹脂130の下面(支持基板12側)に支持基板用抵抗素子131,132が接着固定される例を示したが、その固定位置は特に限定されるものではない。モールド樹脂130の上面(半導体層11側)や側面に接着固定された構成としても良い。   FIG. 7 shows an example in which support substrate resistance elements 131 and 132 configured separately from the SOI structure semiconductor substrate 10 are disposed in the mold resin 130 and sealed. However, as shown in FIG. 8, the support substrate resistance elements 131 and 132 may be arranged outside the mold resin 130. In FIG. 8, support substrate resistance elements 131 and 132 are bonded and fixed to the lower surface of mold resin 130 (support substrate 12 side), and one terminal of support substrate resistance element 131 is connected to lead 122 for support. One terminal of the substrate resistance element 132 is connected to the lead 123. The voltage dividing points of the support substrate resistance elements 131 and 132 and the leads 125 are electrically connected via the wires 124, and the leads 125 and the base 121 are electrically connected via the wires 124. Yes. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modification. 8 shows an example in which the support substrate resistance elements 131 and 132 are bonded and fixed to the lower surface (the support substrate 12 side) of the mold resin 130, but the fixing position is not particularly limited. A configuration may be adopted in which the mold resin 130 is bonded and fixed to the upper surface (the semiconductor layer 11 side) or the side surface.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本実施形態においては、トランジスタ素子として、LDMOSを採用する例を示した。しかしながら、LDMOS以外のMOSトランジスタ素子を採用することもできる。また、MOSトランジスタ素子以外にも、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子を採用することもできる。   In this embodiment, the example which employ | adopts LDMOS as a transistor element was shown. However, MOS transistor elements other than LDMOS can also be employed. In addition to MOS transistor elements, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) elements can also be employed.

各実施形態に係る半導体装置を含む高電圧ICの概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the high voltage IC containing the semiconductor device which concerns on each embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a semiconductor device according to a first embodiment. 半導体装置のうち、特徴部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the characteristic part among semiconductor devices. 変形例を示す図である。It is a figure which shows a modification. 第2実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment. 変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a modification. 変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a modification. 従来の高電圧ICの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the conventional high voltage IC.

符号の説明Explanation of symbols

11・・・半導体層
12・・・支持基板
13・・・埋め込み酸化膜
21〜24・・・トランジスタ素子
41〜44・・・素子分離トレンチ
51〜54・・・フィールド分離トレンチ
61〜64・・・フィールド領域
71〜74・・・抵抗素子
100・・・半導体装置
101〜104・・・分離領域
111〜114・・・支持基板分離トレンチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Semiconductor layer 12 ... Support substrate 13 ... Embedded oxide film 21-24 ... Transistor element 41-44 ... Element isolation trench 51-54 ... Field isolation trench 61-64 ... Field regions 71 to 74... Resistive element 100... Semiconductor devices 101 to 104... Isolation regions 111 to 114.

Claims (12)

埋め込み酸化膜を介して支持基板上に半導体層が積層されたSOI構造半導体基板において、前記半導体層に、前記埋め込み酸化膜に達する素子分離トレンチにより互いに絶縁分離されたn個(n≧2)のトランジスタ素子と、前記埋め込み酸化膜に達する多重のフィールド分離トレンチとが形成され、
n個の前記トランジスタ素子は、前記フィールド分離トレンチにより囲まれた各フィールド領域に、高段または低段のトランジスタ素子を内包するようにして、前記素子分離トレンチとともに1個ずつ配置され、第1の所定電位と該第1の所定電位とは異なる第2の所定電位との間で、第1の所定電位側を第1段、第2の所定電位側を第n段として順次直列接続されており、
前記各フィールド領域の電位は、該フィールド領域に配置された前記トランジスタ素子の3端子のいずれか1つと同一の電位に固定され、
前記第1段トランジスタ素子におけるゲート端子が入力端子とされ、
n個の抵抗素子又は容量素子が、前記第1の所定電位と前記第2の所定電位との間で、第1の所定電位側を第1段、第2の所定電位側を第n段として順次直列接続されて、前記第1段トランジスタ素子を除いた各段のトランジスタ素子におけるゲート端子が、前記直列接続された各段の抵抗素子又は容量素子の間に、それぞれ順次接続され、
前記第n段トランジスタ素子における前記第2の所定電位側の端子から、出力が取り出される構成の半導体装置であって、
前記支持基板のうち、複数の前記フィールド領域に対応する部位が、前記埋め込み酸化膜に達する支持基板分離トレンチによって複数の分離領域に分けられ、各分離領域が、埋め込み酸化膜を介して対向する前記フィールド領域と容量結合されていることを特徴とする半導体装置。
In an SOI structure semiconductor substrate in which a semiconductor layer is stacked on a support substrate through a buried oxide film, n (n ≧ 2) that are isolated from each other by element isolation trenches reaching the buried oxide film in the semiconductor layer. A transistor element and a plurality of field isolation trenches reaching the buried oxide film are formed,
The n transistor elements are arranged one by one together with the element isolation trench in each field region surrounded by the field isolation trench so as to enclose high-stage or low-stage transistor elements. Between the predetermined potential and a second predetermined potential different from the first predetermined potential, the first predetermined potential side is connected in series with the first predetermined potential side as the first stage and the second predetermined potential side as the nth stage. ,
The potential of each field region is fixed to the same potential as any one of the three terminals of the transistor element disposed in the field region,
The gate terminal in the first stage transistor element is an input terminal,
n resistance elements or capacitive elements between the first predetermined potential and the second predetermined potential, the first predetermined potential side being the first stage and the second predetermined potential side being the nth stage Sequentially connected in series, the gate terminals of the transistor elements of each stage excluding the first stage transistor element are sequentially connected between the resistor elements or capacitive elements of the stages connected in series, respectively.
A semiconductor device configured to extract an output from a terminal on the second predetermined potential side in the n-th transistor element;
Of the support substrate, portions corresponding to the plurality of field regions are divided into a plurality of isolation regions by support substrate isolation trenches reaching the buried oxide film, and each isolation region is opposed to the buried oxide film via the buried oxide film. A semiconductor device which is capacitively coupled to a field region.
前記分離領域は、前記フィールド領域に対応して分けられていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the isolation region is divided corresponding to the field region. 前記分離領域は前記フィールド領域よりも少なく、少なくとも1つの前記分離領域が、隣接する複数の前記フィールド領域を跨ぐように、前記支持基板が分けられていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   2. The support substrate according to claim 1, wherein the separation substrate is smaller than the field region, and the support substrate is divided so that at least one of the separation regions straddles a plurality of adjacent field regions. Semiconductor device. 前記支持基板分離トレンチ内に、絶縁性材料が充填されていることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein an insulating material is filled in the support substrate isolation trench. 埋め込み酸化膜を介して支持基板上に半導体層が積層されたSOI構造半導体基板において、前記半導体層に、前記埋め込み酸化膜に達する素子分離トレンチにより互いに絶縁分離されたn個(n≧2)のトランジスタ素子と、前記埋め込み酸化膜に達する多重のフィールド分離トレンチとが形成され、
n個の前記トランジスタ素子は、前記フィールド分離トレンチにより囲まれた各フィールド領域に、高段または低段のトランジスタ素子を内包するようにして、前記素子分離トレンチとともに1個ずつ配置され、第1の所定電位と該第1の所定電位とは異なる第2の所定電位との間で、第1の所定電位側を第1段、第2の所定電位側を第n段として順次直列接続されており、
前記各フィールド領域の電位は、該フィールド領域に配置された前記トランジスタ素子の3端子のいずれか1つと同一の電位に固定され、
前記第1段トランジスタ素子におけるゲート端子が入力端子とされ、
n個の抵抗素子又は容量素子が、前記第1の所定電位と前記第2の所定電位との間で、第1の所定電位側を第1段、第2の所定電位側を第n段として順次直列接続されて、前記第1段トランジスタ素子を除いた各段のトランジスタ素子におけるゲート端子が、前記直列接続された各段の抵抗素子又は容量素子の間に、それぞれ順次接続され、
前記第n段トランジスタ素子における前記第2の所定電位側の端子から、出力が取り出される構成の半導体装置であって、
前記支持基板の電位は、前記第1の所定電位と前記第2の所定電位との間の電位に固定されていることを特徴とする半導体装置。
In an SOI structure semiconductor substrate in which a semiconductor layer is stacked on a support substrate through a buried oxide film, n (n ≧ 2) that are isolated from each other by element isolation trenches reaching the buried oxide film in the semiconductor layer. A transistor element and a plurality of field isolation trenches reaching the buried oxide film are formed,
The n transistor elements are arranged one by one together with the element isolation trench in each field region surrounded by the field isolation trench so as to enclose high-stage or low-stage transistor elements. Between the predetermined potential and a second predetermined potential different from the first predetermined potential, the first predetermined potential side is connected in series with the first predetermined potential side as the first stage and the second predetermined potential side as the nth stage. ,
The potential of each field region is fixed to the same potential as any one of the three terminals of the transistor element disposed in the field region,
The gate terminal in the first stage transistor element is an input terminal,
n resistance elements or capacitive elements between the first predetermined potential and the second predetermined potential, the first predetermined potential side being the first stage and the second predetermined potential side being the nth stage Sequentially connected in series, the gate terminals of the transistor elements of each stage excluding the first stage transistor element are sequentially connected between the resistor elements or capacitive elements of the stages connected in series, respectively.
A semiconductor device configured to extract an output from a terminal on the second predetermined potential side in the n-th transistor element;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the potential of the support substrate is fixed to a potential between the first predetermined potential and the second predetermined potential.
前記支持基板の電位は、前記第1の所定電位と前記第2の所定電位の中間電位であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the potential of the support substrate is an intermediate potential between the first predetermined potential and the second predetermined potential. 前記支持基板は、前記第1段トランジスタ素子と前記第n段トランジスタ素子との間の所定段の前記トランジスタ素子が配置された前記フィールド領域と電気的に接続されていることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の半導体装置。   The support substrate is electrically connected to the field region in which the transistor elements at a predetermined stage are disposed between the first-stage transistor element and the n-th transistor element. The semiconductor device according to claim 5 or 6. 前記第1の所定電位と前記第2の所定電位の間で複数の支持基板用抵抗素子が直列接続され、
前記支持基板は、前記支持基板用抵抗素子間の分圧点の1つと電気的に接続されていることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の半導体装置。
A plurality of support substrate resistance elements are connected in series between the first predetermined potential and the second predetermined potential,
The semiconductor device according to claim 5, wherein the support substrate is electrically connected to one of voltage dividing points between the support substrate resistance elements.
前記支持基板用抵抗素子は、前記SOI構造半導体基板とは別に設けられていることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 8, wherein the support substrate resistance element is provided separately from the SOI structure semiconductor substrate. 前記支持基板用抵抗素子は、前記SOI構造半導体基板とともに、一体的にモールド成形されていることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 9, wherein the supporting substrate resistance element is integrally molded together with the SOI structure semiconductor substrate. 前記各フィールド領域の電位が、該フィールド領域に配置された前記トランジスタ素子の3端子のうち、前記ゲート端子と同一の電位に固定されていることを特徴とする請求項1〜10いずれか1項に記載の半導体装置。   11. The potential of each field region is fixed at the same potential as the gate terminal among the three terminals of the transistor elements arranged in the field region. A semiconductor device according to 1. GND電位を基準とするGND基準ゲート駆動回路、浮遊電位を基準とする浮遊基準ゲート駆動回路、及び前記GND電位と前記浮遊電位の間で入出力信号をレベルシフトさせるレベルシフト回路を含むインバータ駆動用の高電圧ICにおいて、
前記第1の所定電位及び前記第2の所定電位のうち、一方を前記GND電位とし、他方を前記浮遊電位として、前記レベルシフト回路に適用されることを特徴とする請求項1〜11いずれか1項に記載の半導体装置。
For inverter driving including a GND reference gate drive circuit based on the GND potential, a floating reference gate drive circuit based on the floating potential, and a level shift circuit for level-shifting input / output signals between the GND potential and the floating potential In the high voltage IC of
12. The level shift circuit according to claim 1, wherein one of the first predetermined potential and the second predetermined potential is the GND potential and the other is the floating potential, and is applied to the level shift circuit. 2. A semiconductor device according to item 1.
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